湿法磷酸生产原理及生产方法的选择(4)

2019-03-22 21:20

程短、生产能力大、维修量小、加工成本低、管理方便、劳动条件好、节省燃料和电力、噪音小(当采用橡胶衬板时),所以在酸法磷肥的加工中得到广泛采用。湿法磷酸的生产也普遍采用此流程。在湿磨流程中要注意的是矿浆水分直接影响系统的水平衡、磷酸浓度及磷石膏洗涤率。一般以矿浆含水25%~28%比较合适。生产上可利用矿浆密度与矿浆水分的对应关系,用测定矿浆密度来控制矿浆浓度。由于不同矿种研磨成可流动性料浆的起始水分值相差较大,可在25%~35%之间。因此,在决定采用湿法磨矿之前,应该进行矿浆流动性的测定,以确定合适的流程。

2.7 反应料浆的冷却

磷矿的分解属放热过程,为使反应在适宜温度下进行,必须对料浆进行冷却。消除反应热的方法有两种:鼓风冷却和真空闪蒸冷却,两种方法的电耗接近,但两者相比,鼓风冷却的效果受周围环境的温度与湿度影响大,同时含氟尾气量大,对环境的污染也大。真空冷却不受环境温度与湿度的影响,无需对排放物处理,对环境污染少,因此应用日益普及,该法缺点是设备与管线易结垢,需定期清理。

2.8 消泡法的确定

湿法磷酸生产中,当磷矿粉中碳酸盐和有机物含量较高时,与酸发生化学反应生产大量的CO2连续分散在含有有机物成分的反应液中,在料浆表面形成一个稳定的泡沫层,其体积通常可达到反应液体积的5%~10%,对湿法磷酸生产带来许多比例影响。首先,影响磷矿粉的分散剂酸解反应,造成生产能力下降;其次,泡沫层既降低了设备利用率,又使料位观察困难;第三,阻碍了反应过程中水分蒸发及热量移走,导致萃取槽反应温度升高,严重时泡沫会被大量带至尾吸系统甚至漫槽,造成P2O5损失及环境污染。

消泡是泡沫稳定化的反过程,它包含两方面的含义:意识“抑泡”,及防止气泡(或泡沫)的产生;二是“破泡”,即将已产生的气泡(或泡沫)消除。消泡方法根据原理不同主要分为机械(物理)消泡法和化学消泡法。对于本设计来说选用第二种。

(1)机械消泡法

机械消泡法是借助机械或压力变化使泡沫破裂,达到消泡目的,机械消泡从装置类型上又可分为专用除沫浆、破泡机和除沫式3种形式。其中,磷肥行业以除沫式搅拌浆应用居多,它是一种专门设计的搅拌器,在其上部接近液面处装有大型叶轮,叶轮的叶子经常在液体表面或浸没于液面下,叶轮的旋转速度足以使气体与液体抛起,它助于气液分离。机械消泡的优点是消泡的加入可能造成的污染,但在消泡效果上通常不如化学消泡迅速有效。另外,还需一定的设备投资和动力消耗。

(2)化学消泡法

化学消泡的机理:泡和泡沫是由于表面作用而形成的。当不溶性气体被周围的液体所包围,瞬间生成疏水基伸向气泡内部,而亲水基伸向液体,形成一种极薄的吸附膜,由于表面张力的作用,膜收缩为球状,形成为泡。一般认为,在泡沫中各个气泡相交处存在着界面,界面处液体有流动的趋势,液膜逐渐变薄至一定程度时,表面张力降低,泡沫就会破裂。当加入泡沫剂后,消泡剂因其较低的表面张力进入液膜,在溶液表面进行铺展,会带走邻近表面的一层溶液,使液膜局部变薄,泡沫破裂。

2.9 磷石膏的输送

2.9.1干法排渣与堆存

干法堆存是将磷石膏从磷酸装置的排渣处用汽车、索道或皮带等送至渣场。由于中国土地紧缺,有些磷石膏渣场常因用地限制不得不选在山沟之中。这种选择常给渣场带来地形复杂、工程施工困难等问题。在此种情况下,如果输送距离不远(不超过3~5km),则选用干法堆存将使渣场处理变得简单和经济。干法堆存适合于小规模的磷酸生产,它具有占地少,环境问题较易解决,排渣系统相对独立,与磷酸装置关系不如湿法密切,一旦排渣系统发生故障,不至于立即影响主装置的正常生产(一般厂区均设有短期临时堆渣场),故3万t/a磷铵装置大多采用此法。

2.9.2湿法排渣与堆存

湿法排渣与堆存适合于大、中型磷酸装置。湿法排渣是将磷石膏用水再浆成含固量为18%~25%的渣浆,再用泵经管道输送到渣场的石膏沉降池,经澄清后石膏沉积底部,池水溢流至冷却池经冷却后返回磷酸装置,如此实现封闭循印。。当水平衡无法维持时,则有一部分酸液需经中和处理后排放。磷石膏湿法输送及堆存在国外极为普遍,在美国尤甚,当渣场与磷酸装置距离较远时,具有明显的优势,能使日常经营操作费用维持在较低水平,并且由于石膏池水可返回磷酸系统循环使用,从而可回收一部分P2O5。据报道,每生产1吨P2O5磷酸可以回收约36kg P2O5,从而降低了磷酸成本。但与同等堆存量的干法渣场相比,占地较大,工程措施也较复杂,投资较高,这是由于磷石膏长期浸泡在池水中,可溶性有害组分基本溶出,池水中有害组分浓度较大、对由此造成的环境问题及对策也较复杂。此外,湿法排渣系统实际上是磷酸装置不可分割的部分,故一旦发生故障将会直接影响磷酸装置的正常生产。而磷石膏渣浆管道输送系统及池水返回系统的管道堵塞现象却经常发生,使磷酸的正常生产受到影响。因此,湿法排渣系统及渣场设计就更需考虑磷酸装置的可靠运行和环境问题。

湿法渣场和干法渣场均需要考虑场址选择、渔场系统的水平衡、石膏渣堆和冷却池的布置以及对地下水源的保护。所以我厂选择在石膏漏斗的下方安置一个石膏再浆槽,然后有多台泵输送到马场坪的渣场。

2.10 工艺流程示意图

流程图见图2.1

图2.1 二水物湿法磷酸生产工艺流程图

参考文献

[1]陈五平.无机化工工艺学[M].第三版,北京:化学工业出版社,2001.124~129. [2]郑广俭,张志华.无机化工生产技术[M].第一版,北京:化学工业出版社,2003. [3]吴佩之.湿法磷酸[M].北京:化学工业出版社,1987.87~102.


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